Constru Expo Final 2

UNIVERSIDAD NACIONAL AGRARIA LA MOLINA FACULTAD DE PESQUERIA

“Año de la Diversificación Productiva y del Fortalecimiento de la Educación”

UNIVERSIDAD NACIONAL AGRARIA LA MOLINA

ALUMNOS:

BELTRAN, María Fernanda FLORES, Yenka RAYMONDI, Luis RODRIGUEZ, Renato SALAS, GABRIELA SEMPERTEGUI, Andrea

MATERIA: Construcciones pesqueras

Trabajo final

TEMA: INVERNADEROS

2015


ContenidoIntroducción.................................................................................................................................3

Estructura, material y equipamiento de un invernadero.............................................................5

CUBIERTA.................................................................................................................................5

ESTRUCTURAS..........................................................................................................................6

1. Invernadero Multicapilla gótico:.................................................................................10

2. El Invernadero multica pilla curvo..............................................................................11

EQUIPAMIENTO......................................................................................................................12

Dinámica del calor en un invernadero.......................................................................................16

La eficiencia térmica del sistema............................................................................................16

Cálculo del balance energético en un invernadero (IDAE 2008).............................................17

Profundidad y temperatura óptima del sistema:...................................................................19

Temperatura y renovación de aire:........................................................................................19

Sistemas de calefacción:.........................................................................................................20

Condiciones meteorológicas que influyen en las necesidades energéticas (IDAE, 2008).......21

Técnicas de ahorro energético...............................................................................................22

Mejora del aislamiento térmico de los invernaderos.............................................................22

SITUACION O APLICACIÓN DE UN INVERNADERO......................................................................25

INVENADERO CONTRA LA MANCHA BLANCA.........................................................................25

Conclusión..................................................................................................................................27

Bibliografía.................................................................................................................................27


Introducción

La buena salud de los peces y la alta tasa de producción son funciones de la temperatura óptima del agua del estanque. Por lo tanto, para la supervivencia completa de peces y conseguir la máxima producción, existen alternativas propuestas para alcanzar estas temperaturas que es el empleo de invernaderos. Su utilización implica el empleo de sistemas de cultivo intensivos. Los invernaderos tradicionalmente empleados en agricultura no son directamente aplicables a los cultivos acuícolas. Las características de la atmósfera dentro del invernadero y la temperatura y humedad altas, nos enfrentan a nuevos retos tecnológicos para hacer posible su manejo a escala comercial.En los últimos meses se ha incrementado la construcción de invernaderos para el sector acuícola. Las diferencias más notables en los diseños están basadas en los materiales de construcción, los cuales varían en tipo y calidad. Estamos aún lejos de tener un diseño estándar que garantice una operación adecuada del sistema con una amortización razonable de la inversión.Dentro de la gama de invernaderos los más económicos de construir son los que tienen estructuras de caña guadúa. Sin embargo, la durabilidad de los mismos y los costos de mantenimiento están por ser determinadas en los próximos meses.Es indudable que durante los próximos meses veremos aparecer nuevos diseños buscando abaratar las inversiones e incorporando elementos que permitan manejar de una manera más eficiente las cantidades de calor contenidas en el agua.Aunque el crecimiento de la aplicación de esta metodología depende en gran medida de la existencia de un diseño estándar que pueda ser adaptado a las características de cada zona, es claro que aún falta mucho para que la industria pueda contar con un modelo aceptable.

Entre los retos que se debe enfrentar se pueden enumerar:1. El control de la temperatura del agua. 2. El control de las pérdidas de calor. 3. Entender el efecto de la radiación que penetra en el invernadero, en la dinámica del estanque. 4. El costo de construir estanques de 1 a 2 ha de espejo de agua.

Un modelo de análisis de transitorios se presenta el estudio de la eficacia de un invernadero, incluso forma utilizada para calentar el estanque acuícola durante los inviernos extremos. El modelo fue resuelto por las condiciones climáticas de Delhi (Latitud: 28 ° 35'N), que representa el norte de la India (que comprende los estados de Haryana, Punjab, Uttarakhand e Himachal Padesh) para el día típico (20 de enero) de invierno. Se propone un diseño trapezoidal simple estanque acuícola. Estudios paramétricos involucrados los efectos de la longitud, anchura, profundidad, inclinación del revestimiento del estanque, profundidad de agua y el cambio de aire en el invernadero en el calentamiento de agua en el estanque. El rendimiento del estanque se evaluó en términos de ganancia de la temperatura, la eficiencia térmica media y la


nivelación de carga térmica. Los parámetros óptimos para estanque eran 30 m de longitud, 16 m de ancho, 1,25 m de profundidad, 1,0 m de profundidad, 75 ° forro de inclinación y 8 cambios de aire por hora para el aumento de la temperatura máxima, máxima eficiencia térmica y el mínimo de nivelación de carga térmica. A 20 ° C en la temperatura del agua podría lograrse durante el día y 11 ° C en el mes de enero. La máxima ganancia y la pérdida de calor se encuentran en torno a las 16:00 y las 07:00 h de los días, respectivamente.

Ventajas:

Los invernaderos, por ejemplo, no sólo son una herramienta para controlar las heladas u olas bajas de temperaturas, pues cuando se diseñan adecuadamente, se obtienen ventajas como el control de varios factores ambientales (vientos fuertes, insolación humedad relativa, alta o baja, excesos de humedad) y de plagas y enfermedades (Barrera física contra plagas y vectores). Se pueden lograr el incremento de la productividad y mejorar los ingresos económicos del productor. Esto deriva de los siguientes aspectos (Salazar 2013):

En una misma superficie producir especies piscícolas de valor económico con mayor seguridad.

Mayor rendimiento y calidad por unidad de superficie y de tiempo. Varios ciclos de producción al año. Producir para fechas en el que el mercado ofrece los mejores precios.


Estructura, material y equipamiento de un invernadero

CUBIERTA

Los materiales plásticos empleados como cubiertas de invernadero se pueden clasificar en filmes flexibles, placas rígidas y mallas, aunque la superficie cubierta con los primeros supera con mucho a las otras dos opciones.Los filmes plásticos utilizados para cubierta de invernadero habitualmente tienen espesores comprendidos entre 80 y 220 micrómetros (μm)* y anchos de hasta 20 metros. En mercados avanzados se pueden encontrar filmes monocapa y tricapa. Respecto a los polímeros utilizados, el polietileno de baja densidad (LDPE) y los copolímeros de etileno y acetato de vinilo (EVA) y acrilato de butilo (EBA) representan más del 80% del mercado mundial, el cual incluye también PVC en Japón y polietileno lineal de baja densidad (LLDPE) en el resto del mundo. Las cubiertas de invernadero han ido evolucionando desde su lanzamiento en los años cincuenta.Actualmente el tiempo de vida útil alcanza hasta cuarenta y cinco meses (frente a los nueve de hace unas décadas), dependiendo de los foto estabilizantes utilizados, la localización de invernadero UNE-EN 13206:2002 «Filmes termoplásticos de cubierta para su utilización en agricultura y horticultura» se ha publicado recientemente e incluye instrucciones sobre cómo medir el tiempo de vida, las dimensiones, propiedades ópticas y mecánicas, así como la opacidad a la radiación infrarroja; sin embargo, no incluye información sobre el comportamiento de los filmes respecto a la condensación (efecto anti goteo o antiniebla) o el efecto de los pesticidas en el envejecimiento acelerado.

Las placas rígidas tienen espesores mayores que los filmes, del orden del milímetro, y a veces presentan estructuras alveolares. Los materiales más utilizados son el poliéster reforzado con fibra de vidrio, el poli cloruro de vinilo (PVC), el policarbonato (PC) y el poli metacrilato de metilo (PMMA).

Su empleo se reduce a invernaderos para cultivo de alto valor añadido o cuando se necesita que la cubierta tenga una gran duración (10-15 años). El empleo de mallas en lugar de filmes como material de cerramiento, que no generan «efecto invernadero» y sí «efecto sombreo» y «efecto cortavientos» es una opción de cultivo protegido que tiene cierta importancia en áreas de temperaturas invernales benignas, como las Islas Canarias y, en verano, en zonas de interior de cota alta, como la provincia de Granada. No existe para las mallas una norma española análoga a la de los filmes.


Filmes con bloqueo en el infrarrojo cercano

(Near Infrared Radiation, NIR) (Anti térmicos)Son también filmes fotoselectivos que bloquean, en este caso, la radiación infrarroja cercana al visible del espectro solar, evitando el sobrecalentamiento diurno del invernadero y permitiendo cultivos en zonas tropicales o desérticas o en épocas calurosas en otras zonas, donde eran antieconómicos con otras tecnologías. Este tipo de cubiertas será sin duda un buen complemento a otras técnicas de refrigeración.Será necesario desarrollar cubiertas específicas para diferentes climas y cultivos, ya que tanto el bloqueo NIR como la reducción en la transmisión PAR (Photosynthetically 35Active Radiation, 400-700 nanómetros) que a veces lleva asociada, deben ser ajustadas a las condiciones climáticas locales.

Filmes ultra térmicos

Presentan una opacidad excepcional a la parte infrarroja del espectro de emisión de la tierra, manteniendo la temperatura del invernadero durante la noche y permitiendo ahorros importantes (10-30%) en el uso de la calefacción. Permiten, por tanto, cultivos en zonas frías, donde con otros materiales de cubierta no serían rentables.

ESTRUCTURAS

Las estructuras de invernadero pueden ser sencillas: tipo artesanal (hechos con material y conocimientos locales) o más complejas: tipo industrial (altamente mecanizados y equipados). (Zabeltitz, citado por Hernandez) agrupó las estructuras de invernaderos acorde a:

1. Características constructivas: geometría, pendiente de cubierta y orientación.

2. Material de construcción: acero, aluminio, madera o combinaciones de ellos.

Las formas que se utilizan más frecuentemente son: techos planos simétricos a dos aguas (a), techos planos asimétricos (b), arco redondeado (c), arco redondeado con paredes verticales (d), arco en punta con paredes laterales en pendiente (e), arco en punta con paredes verticales laterales (f).


Fig. N°1. Posibles formas de invernaderos.

El paso de estructuras con poca altura (con menor carga de viento) y poco peso, hacia estructuras de mayor altura (de más de 5 m, con mayor carga de viento) con cubiertas más adecuadas para transmitir más radiación, se ha realizado gracias al uso de materiales más resistentes. Así el cambio de geometría del invernadero, de plano a circular, ha sido posible gracias a la incorporación de materiales más flexibles (en invernaderos con cubierta circular es más fácil tensar la película de plástico que sobre las superficies planas, lo que le confiere una mayor resistencia al viento).

La diversidad en clima y disponibilidad de recursos de las diferentes regiones ha hecho que no exista una estructura universal de invernadero, teniendo éste en muchos casos un desarrollo local, existiendo una gran diversidad en cuanto a tipología de los mismos (Díaz et al., 2001).

Los invernaderos del tipo capilla simétrica a dos aguas hechos de madera o caña en el cultivo de langostinos tanto en Ecuador como en Perú si no se le aplica ningún tipo de tratamiento conservante, la estructura tendría una duración máxima de 4 años. El techo está hecho de barras de madera separadas 50 cm. y la película pasa alternativamente por debajo y por encima de ellas.

Fig.N°2. Estructura de madera. (Fuente: FAO 2002)


Combinación de tubos de acero y madera:

En el rango intermedio se encuentran los invernaderos que usan una mezcla de materiales que permite reducir los costos iniciales sin sacrificar mayormente el tiempo de vida de la estructura. Este tipo de construcción, combina el acero y la madera. Las correas son de madera, mientras los elementos principales de soporte son de acero y hormigón armado.

Fig.N°3. Combinación de tubos de acero y madera.

Construcción de tubo de acero:

En el extremo más alto de inversiones se encuentran los invernaderos cuyas estructuras son de hormigón armado o metálicas. Estos invernaderos presentan la ventaja de permitir templar y mantener los plásticos con mayor facilidad que las otras opciones.

Fig.N°4. Construcción de tubo de acero


Un caso destacado de acuicultura en piscinas o estanques es la cría de langostino. Hoy en día estas piscinas, conocidas como camaroneras, se han instalado en cincuenta países de Asia e Iberoamérica, entre los que cabe destacar Tailandia, China, Vietnam, Indonesia, India, Brasil, México y Ecuador. El principal importador es Estados Unidos de América, seguido por la Unión Europea (sobre todo España y, después, Francia, Gran Bretaña, Italia, Holanda y Alemania) y Japón. Más de la mitad del langostino tropical consumido en estos países procede de las piscinas de cría de camarones y no del mar. Ecuador lidera la producción de langostinos en Iberoamérica y hasta 1999 fue el segundo exportador mundial, después de Tailandia. En 1995 se habían construido casi 200.000 hectáreas de piscinas camaroneras, incluyendo las cubiertas con plástico y las que están al aire libre.

En 1998 la industria registró los mayores índices de producción de su historia, llegando a exportar camarones por un valor de 875 millones de dólares. El camarón se convirtió en el tercer producto más exportado después del petróleo y el plátano. La aparición de enfermedades víricas esquilmaron las producciones camaroneras en Ecuador durante los últimos años y estuvieron a punto de acabar con esta industria, que está empezando a recuperarse del colapso que sufrió por la introducción en el país del virus de la Mancha Blanca en 1999, que asoló la producción del año 2000 por la importación de larvas infectadas de otros países. Los ingresos por este negocio disminuyeron hasta un 70%. El modelo productivo de la industria camaronera ecuatoriana está basado en el monocultivo extensivo de baja tecnología del langostino blanco del Pacífico (Penaeus vannamei o Litopenaeus vannamei). La Mancha Blanca es un virus que ataca al camarón en su edad más joven. Un cultivo infectado tiene una mortalidad muy alta (80-90%) y hasta ahora no se conocen métodos químicos o farmacéuticos eficaces para luchar contra él. El mejor resultado y el más económico se ha obtenido con el incremento de la temperatura del agua de unos 22 ºC a unos 29-32 ºC mediante la cubierta de las piscinas de cultivo con filmes plásticos a modo de invernadero. Las estructuras son similares a las de los invernaderos para cultivos de flores, frecuentes en Ecuador, con estructura de madera, con capillas a dos aguas, si bien su altura es bastante menor. Algunos estudios realizados recientemente demuestran la rentabilidad del cultivo de camarones en invernaderos y que la inversión de estructura y filme plástico se puede amortizar en un solo ciclo.

El cultivo de camarones en invernadero comenzó a estudiarse en Ecuador el año 2000 y desde entonces las camaroneras cubiertas con plástico han crecido hasta las 400 hectáreas. La acuicultura española solo está usando invernaderos en aplicaciones muy específicas, especialmente en las fases de cría de larvas o alevines de peces (dorada, lubina), la extensión cubierta es muy pequeña y no se ha detectado ningún interés claro por explorar en el futuro inmediato si el uso de invernaderos para el desarrollo de alguno de los cultivos acuícolas puede ser ventajoso, igual que se ha demostrado con los camarones en Ecuador. Existen también iniciativas para combinar el cultivo en invernadero de vegetales y peces, como el proyecto «Hidrotilapia», promovido por la Universidad Politécnica de Madrid. Este proyecto estudia el cultivo de


fresas y tilapias (un pez tropical) en dos niveles del invernadero: el cultivo de tilapia se situaría bajo las mesas de fresas, con lo que se aprovecharía mejor el espacio del invernadero. Existen proyectos similares en Israel para cultivo de tilapia en el desierto del Negev.

En los últimos años se ha ido mejorando la tecnología de construcción y equipamiento de invernaderos, y para el sector de la acuicultura existen dos modelos que permiten un óptimo control de parámetros requeridos por la especie para un mejor desarrollo. A continuación se mostrara dos alternativas para el cultivo acuícola de peces y crustáceos:

1. Invernadero Multicapilla gótico: Estructuras diseñadas para obtener un mayor volumen de aire en el interior del invernadero. La forma gótica de la estructura y la inclinación de los arcos incrementa el aprovechamiento de radiación solar y a su vez disminuye el riesgo por goteo en el cultivo debido al mejor desagüe de la condensación hacia los canalones.


2. El Invernadero multica pilla curvo Es una estructura modular y de fácil montaje. Su versatilidad permite ofrecer soluciones para adaptarse a las dimensiones del terreno y crear amplias áreas diáfanas para un mayor aprovechamiento del espacio interior y trabajar con mayor comodidad.

Fig. N°5. Invernaderos destinados a la acuicultura


EQUIPAMIENTO

PANTALLA

Ayuda a controlar la cantidad de luz, humedad y temperatura del interior de la instalación que se traduce en una mejora de las condiciones de cultivo y una reducción de los costes energéticos. La pantalla tiene una estructura flexible que una vez recogida ocupa un tamaño mínimo que deja pasar el máximo de luz. Se puede accionar automáticamente mediante un sensor de radiación.

Fig. N°6. Pantalla removible

CALEFACTOR DE AIRE

Los generadores de aire caliente están especialmente indicados en aquellos casos en los que no existe una demanda de calefacción importante de forma continuada y como defensa ocasional frente a heladas. Con este sistema se trata de obtener una mayor precocidad y productividad del cultivo en fechas frías, con un grado de tecnificación medio. La distribución del aire caliente se realiza mediante impulsores o con mangas.

Fig. N°7. Ejemplos de calefactor en acuicultura


CALEFACTOR DE AGUA

Son sistemas de calefacción con generación de calor centralizada por medio de gas natural, gasoil, biomasa, calor geotérmico. El agua como elemento transportador de calor circula a través una red de tuberías metálicas o de PVC-Polietileno, dependiendo de la temperatura de la fuente de agua caliente, las necesidades de salto térmico y del cultivo.

Fig. N°8. Sistema de calefacción del agua

EXTRACTOR

Los ventiladores extractores permiten forzar la ventilación en el invernadero en aquellas situaciones en las que la ventilación natural a través de ventanas de techo y/o perímetro no permite alcanzar la tasa de renovación de aire deseada.

Fig. N°9. Extractor parte interna y externa

REMOVEDORES


Los removedores o recirculadores ayudan a obtener un movimiento de aire adecuado contribuyendo a mantener un clima interior homogéneo, evitando la acumulación de aire caliente en la parte superior del invernadero, reduciendo considerablemente la incidencia de condensación de agua y favoreciendo la transpiración y absorción de CO2 por parte de los cultivos. Se pueden utilizar como apoyo a los extractores o como sistemas de humidificación o aplicación de tratamientos.

Fig. N°10. Removedor superior

COOLING

Este sistema de refrigeración por evaporación de agua se compone de extractores y paneles cooling colocados en paredes opuestas del invernadero para crear una zona de presión negativa dentro del invernadero. Esto hace que el aire exterior que atraviesa los paneles húmedos se cargue de moléculas de agua, se enfríe y reduzca así la temperatura interior del invernadero.

Fig. N°11. Cooling regulados de temperatura

DOBLE CAMARA


El sistema de doble cámara consiste en crear una cámara de aire entre dos capas de plástico. La cámara de aire que se mantiene hinchada por medio de unos pequeños ventiladores que insuflan aire a la cámara a través de tubos de PVC y conducciones flexibles.

Con esto se crea una cámara que reduce el coeficiente de transmisión de calor hacia el exterior permitiendo un ahorro considerable de energía y control de temperatura. Este sistema se puede utilizar tanto en techos como en el perímetro.

Fig. N°12. Sistema de doble cámara

CONTROL CLIMATICO

Los autómatas guiados por la información recogida por los distintos sensores instalados, accionan los diferentes equipamientos para mantener los niveles adecuados de la radiación, temperatura, humedad relativa, nivel de CO2, y así conseguir la mejor respuesta del cultivo influyendo así en su rendimiento, precocidad y calidad.

Fig. N°13. Sistema de control completo


Dinámica del calor en un invernadero

La eficiencia térmica del sistemaEl rendimiento del sistema puede ser bien entendido por la eficiencia térmica media del sistema de FP-GH. La eficiencia térmica media de sistema de FP-GH puede ser definida como la relación de la energía térmica almacenada por el agua en el estanque con la de la radiación solar recogida por el dosel de efecto invernadero (Jain 2007).

Fig. N°14. Calefacción Fishpond con la distribución muestra de efecto invernadero de la radiación solar y diversos coeficientes de transferencia de

calor (Jain 2007).

A: Área, m 2F: fracción de la radiación solarh: coeficiente de transferencia de calor, W / m 2 Kho: coeficiente total de transferencia de calor desde la superficie del agua, W / m2 Khc: coeficiente convectiva de transferencia de calor, W / m 2 Khew: coeficiente evaporativo de transferencia de calor, W / m 2 Khr: coeficiente radiactivo de transferencia de calor, W / m 2 Kl: profundidad por debajo de la superficie del suelo, mL: longitud del estanque, mU: coeficiente global de pérdida de calor de la cubierta de invernadero al aire ambiente, W / m 2 KLetras griegasα absorciónε emisividadγ humedad relativa del aire, decimalρ reflectividadρ ' reflectividad de la cubierta de invernaderoσ Stefan-Boltzmann constante, W / m 2 K 4τ transmitivity

http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0360132305004014#gr2


Los subíndicesb fondo del estanquepc fondo del estanque que recubre al aguaB∞ fondo del estanque que recubre al suelo a mayor profundidad

Cálculo del balance energético en un invernadero (IDAE 2008) Los términos que intervienen en el balance energético de un invernadero se indican en forma de intensidad de energía. Según el Primer Principio de la Termodinámica, la energía ganada por el sistema se equilibra con la energía perdida por el mismo. Sin embargo, cada autor suele considerar una serie de componentes del balance energético despreciando otros. Existen diversos modelos simplificados del balance de energía (Walker, 1965; Walker et al., 1976; Kindelan, 1980; Arinze et al., 1984; Boulard y Baille, 1987; Al-Jamal, 1994; Baille, 1996). Una forma simplificada de la ecuación del balance de energía en el invernadero puede ser:

Rn = Qcc + Qren + Qsue (W)

Energía ganada Energía perdida por el aire del invernadero

Dónde: Rn: Radiación neta Qcc: Calor perdido por conducción-convección Qren: Calor sensible y latente perdido por la renovación del aire interiorQsue: Flujo de calor perdido por conducción a través del suelo.

Fig. N°15. Balance energético en un invernadero (IDAE, 2008).


Las principales pérdidas de calor del agua en el GPS son la radiación térmica a la cubierta, la convección de la cubierta para el aire exterior, y la radiación térmica de la cubierta hacia el cielo (Zhu et al 1998).

Fig. N°16. Diagrama de la transferencia de calor flujos en el modelo de sistema de lagunas de efecto invernadero. Radiación solar ( S w ), la convección del

fondo del estanque ( V bw ) y la entrada de energía de calor ( Q en )], y el saliente densidades de flujo [convección ( Vwi ) y la evaporación ( L wi ) hacia el aire interior, la radiación a la cubierta ( R wc ) y, para una cubierta parcialmente

transparente, al cielo ( R wsky )].

Además de la radiación solar, la convección entre la cubierta y el aire externo, la radiación térmica entre la tapa y el cielo, y entre la superficie del agua y la cubierta son los tres flujos de calor más importantes del GPS. La reducción de estas tres densidades de flujo de calor es el principal método de mejorar el aislamiento térmico de la GPS.

Desde un punto de vista del mantenimiento de la temperatura (o el ahorro de energía), polietileno y cloruro de polivinilo son mejores materiales para la cubierta.

Cuadro 1. Los resultados simulados para los sistemas de estanques de efecto invernadero (GPS) con diferentes revestimientos más de 7 meses



Material de cobertura Polietileno

PVC Vidrio LEG

GPS pasivaLa media de temperatura del aire exterior (° C)

6.1 6.1 6.1 6.1

Temperatura del aire interna media (° C) 8.2 8.2 7.9 9.0La media de la temperatura del agua (° C)

11.3 11.4 10.7 11.6

Activo GPS ( T WSET = 20 ° C)Carga total de calor (MJ m -2 ) 1388.2 1405.

41528.6

1288.1

Carga de calor total (%) 90.8 91.9 100 84.3

Fuente: Zhu et. al 1998.

Profundidad y temperatura óptima del sistema: La variación en la temperatura del agua se puede observar debido al cambio en la profundidad del agua, eficiencia térmica también disminuye con el aumento de la profundidad del estanque. la profundidad del agua puede ser optimizado como 1 m. Esta profundidad del agua también está de acuerdo con la profundidad adecuada de agua promedio (~0,9 m) del estanque para la cría de gambas informado por Nueva York(Jain 2007).

Fig. N°17. Efecto de la profundidad del agua del sistema de vivero-invernadero en la Eficiencia térmica y nivelación de carga térmica con L = 24 m, B = 16 m, D = 1,5 m, θ = 75 ° y

N= 8.

Temperatura y renovación de aire:La temperatura del agua disminuye con el aumento del número de renovaciones de aire en invernadero. Esto es debido a la mayor convección y evaporación transferencia de calor desde la superficie del agua del estanque en el mayor número de cambios de aire (Jain 2007).

Sistemas de calefacción:Los sistemas de calefacción más utilizados, por ser los más baratos, son los generadores de aire caliente (combustión directa e indirecta) y los sistemas de tubería



por los que circula agua caliente a temperatura media (30-45 ºC). Menos utilizados son los sistemas basados en conducción de agua a alta temperatura (80-85 ºC) por tuberías metálicas, por el alto coste de la inversión inicial. Los invernaderos con calefacción más frecuentes son los de tipo multicapilla o multitúnel, de gran altura en cumbrera (punto más alto del invernadero) y con una antigüedad menor de cinco años (COPEC 2009).

La refrigeración por evaporación de agua para reducir temperatura y aumentar la humedad ambiental dentro de los invernaderos es una alternativa que empieza a utilizarse. Los equipamientos de implantación más reciente y con más posibilidades de expansión son los sistemas de nebulización o pulverización de agua.

En la calefacción se emplea aire caliente para elevar la temperatura de los invernaderos. La calefacción por aire caliente consiste en hacer pasar aire a través de focos caloríficos y luego impulsarlo dentro de la atmósfera del invernadero. Existen dos sistemas:

Generadores de combustión directa. Calientan la corriente de aire que se introduce en el invernadero vertiendo en ella los productos de combustión. La mayoría de los modelos utilizados en invernaderos toma del interior el aire para la combustión, aunque otros modelos permiten una entrada de aire exterior para reducir la concentración de CO y CO2. El rendimiento de estos equipos es total (100%), ya que todo el calor se introduce en el invernadero. Por el contrario, sólo pueden utilizarse con propano o gas natural y no con gasóleo, debido a los compuestos azufrados que origina este último.

Generadores con intercambiador de calor o indirectos. La corriente de aire que se introduce en el invernadero no pasa a través de la cámara de combustión, sino que se calienta en un intercambiador de calor. Los productos de combustión se evacuan al exterior por una chimenea, lo que da lugar a pérdida de energía.

Los generadores de aire caliente pueden instalarse dentro o fuera del invernadero, en cuyo caso hay que conducir el aire caliente. Dentro del invernadero se pueden instalar conductos de chapa o plástico perforados para distribuir el aire homogéneamente, o colocar varios generadores de menor potencia. También se pueden colocar pequeños ventiladores (recirculadores) dentro del invernadero para homogeneizar la temperatura (COPEC 2009).

También es importante destacar que el empleo de pantallas térmicas bajo la cubierta del invernadero, y de doble lámina en los laterales, permiten reducir las pérdidas de calor por convección-conducción y por radiación infrarroja (durante la noche)(IDAE, 2008).

Los sistemas de calefacción y refrigeración se usan para controlar la temperatura interior. Su objetivo es el de lograr valores de humedad y temperatura lo más cercanos posibles a los óptimas de producción.


El material de cubierta utilizado es uno de los factores que influyen de forma decisiva en las necesidades de calefacción o refrigeración en los invernaderos, igualmente tiene importancia el calor que entra o sale a través de los sistemas de ventilación.

Condiciones meteorológicas que influyen en las necesidades energéticas (IDAE, 2008)En el cálculo de las necesidades de climatización del invernadero (Qcli) intervienen tanto las condiciones climáticas a las que está expuesto el invernadero como las condiciones climáticas que es necesario mantener en su interior para el correcto desarrollo de los cultivos. Los principales datos climáticos que caracterizan el clima de una zona son los siguientes:

Intensidad máxima de radiación solar Temperatura y humedad exteriores Dirección y velocidad media del viento

El principal parámetro en el balance energético de un invernadero es la temperatura exterior, que determina de forma directa las necesidades de refrigeración y calefacción. Existen diferentes valores de temperatura exterior que se pueden utilizar en el diseño de los sistemas de climatización. Los principales valores de temperatura exterior que se pueden considerar son:

Temperatura media mensual del mes más cálido Temperatura media de las máximas diarias del mes más cálido Temperatura máxima absoluta del año Temperatura media mensual del mes más frío Temperatura media de las mínimas mensuales Temperatura mínima absoluta del año

Las necesidades energéticas del invernadero dependen fundamentalmente del salto térmico, es decir, la diferencia entre la temperatura interior y exterior que se desea mantener.

Técnicas de ahorro energéticoLas modificaciones estructurales generalmente mejoran el aislamiento térmico del invernadero, de forma permanente o sólo durante los periodos más fríos.


Mejora del aislamiento térmico de los invernaderos En primer lugar se deben utilizar materiales de cubierta térmicos, es decir, lo más impermeable posible a las radiaciones infrarrojas de onda larga. Las técnicas de conservación de energía, como construcción de invernaderos de doble pared inflados o uso de pantallas térmicas, además de disminuir las pérdidas de calor y aumentar la temperatura del invernadero producen otros cambios en su microclima, como por ejemplo la disminución de la tasa de ventilación, con efectos generalmente negativos. Por ello su instalación debe tener en cuenta estos inconvenientes y prever la forma de solventarlos.

Pantallas térmicas

Reducen significativamente las pérdidas de calor en los invernaderos, dificultan las pérdidas de calor y disminuyen el volumen de aire a calentar.La utilización de pantallas térmicas cerradas, sin huecos entre las fibras que constituyen la malla, colocadas entre el cultivo y la cubierta del invernadero también reduce la transferencia de energía por convección a través de la cubierta. Esta reducción es mayor cuanto menor es la emisividad de la pantalla a la radiación infrarroja, como ocurre en el caso de las pantallas aluminizadas (Bailey, 1978).Los principales efectos que producen en los invernaderos son:

Aumento de la temperatura mínima nocturna del invernadero en 2-3 °C, como consecuencia de la disminución de la pérdida de radiación térmica durante la noche (Baille et al., 1984; Plaisier, 1991).

Aumento de 1 a 2 °C de la temperatura de las plantas y del suelo (Bailey, 1978; Boesman et al., 1984).

Reducción de las pérdidas de calor por infiltración del aire, que se ven menos afectadas por el viento (Baille et al., 1984).

Disminución significativa de la transpiración nocturna del cultivo (de Graaf, 1985) y, como consecuencia, reducción del calor consumido en el flujo evaporativo (Deltour et al., 1985).

Las pantallas suelen ser de polietileno o poliéster, con una o dos caras aluminizadas.

Las más eficientes son las que tienen ambas caras aluminizadas ya que consiguen una temperatura del cultivo más alta, siendo además una buena alternativa de sombreo.

Si sólo tiene una de ellas aluminizada, conviene que sea la que mira hacia el exterior (Baille et al., 1985).

Aumento de la hermeticidad del invernadero

Los mayores ahorros de energía están relacionados principalmente con la disminución de la tasa de infiltración de aire en los invernaderos.


Deben utilizarse materiales aislantes donde existan fisuras en la estructura, alrededor de las puertas y las aberturas y donde se une el material de cubierta a los soportes de la estructura. Igualmente es necesario tapar y sellar cualquier otro tipo de hendiduras para asegurar que el invernadero queda perfectamente aislado.

Cortavientos

El viento exterior es un aspecto fundamental en las pérdidas de energía del invernadero. Se debe minimizar su efecto mediante cortavientos y eligiendo correctamente la orientación de los invernaderos. Vientos de tan sólo 25 km/h pueden duplicar la pérdida de calor de un invernadero. Para evitar que los cortavientos actúen como barreras al proceso de ventilación en los periodos cálidos, la medida más aconsejable es la instalación de cortavientos móviles; cuando esto no es posible se hace necesario mantener una distancia adecuada entre los cortavientos y la estructura del invernadero.

Tropenhaus

(SustainAqua–Integrated approach for a sustainable and healthy freshwater aquaculture”, 2009).

El concepto Tropenhaus fue desarrollado para hacer un uso económico del calor residual generado a partir en una estación compresora de gas que sirve al gasoducto que va desde los Países Bajos a Italia. Está ubicado en el cantón de Lucerna, en Suiza. La producción anual de calor residual es de unos 100 GWh al año.

La crianza de peces frescos (tilapia) asociada al cultivo orgánico de frutas tropicales (papaya, guayaba, plátano, carambola) a partir del calor y residuos orgánicos como materia prima hacen de Tropenhaus un modelo de ingeniería ecológica y sostenibilidad. Los principales objetivos del proyecto son:

Considerar los “residuos” como un “recurso” y utilizarlo racionalmente en consecuencia

Buscar los conceptos de diseño basados en los ecosistemas y su funcionamiento,

Conseguir un alto nivel de diversificación Procurar el máximo nivel de integración Emplear energías renovables o, en su defecto, neutras en emisiones de CO2


Fig. N°18. Planta de densificación de gas como fuente de calor residual para el sistema integrado Tropenhaus-Ruswill

En el año 1999 se puso a prueba un invernadero de 1 500 m2, basado en el enfoque productivo de los sistemas integrados del sur de Asia para asociar la crianza de peces al cultivo de frutas tropicales. Desde entonces se están realizando trabajos de investigación aplicada para desarrollar el sistema y optimizar la producción en términos de cantidad y calidad.

Un elemento fundamental de Tropenhaus es el módulo de acuicultura sostenible para la producción de tilapia. El agua rica en nutrientes derivada de la producción de tilapia se usa para el riego y sirve como fertilizante para las frutas tropicales cultivadas en el invernadero. Los 10 años de experiencia adquirida con el proyecto Tropenhaus Ruswil claramente demuestran que se puede producir de forma integrada, sostenible y económicamente rentable peces y frutas tropicales aprovechando el calor residual como principal fuente de energía. Además se han optimizado los tiempos de recolección y el transporte a corta distancia entre Tropenhaus y el cliente final


(particulares, restaurantes, supermercados, etc.) y la calidad de los productos (en términos de sabor) es mayor en comparación con los procedentes de importación.

Figura 5. Esquema funcional del sistema integrado Tropenhaus Ruswil.

Condiciones previas para la ejecución de un sistema “Tropenhaus”:

Calor residual gratuito. Aprovechamiento de los residuos de calor procedente de plantas industriales, centrales eléctricas, plantas de generación de biogás, instalaciones de energía geotérmica, etc. (1.5 - 2 MW / 10 000 m2).

Acceso al mercado de frutas y peces tropicales Suelo: Sin requisitos específicos, pero no se recomiendan suelos fríos. Topografía: plana a ligeramente inclinada Radiación: Buena exposición a la radiación solar

SITUACION O APLICACIÓN DE UN INVERNADERO

INVENADERO CONTRA LA MANCHA BLANCALos estudios realizados por el CENAIM durante el año 2001, demostraron que con temperaturas del agua de 33°C el virus de la Mancha Blanca no provoca la muerte del Litopenaeus vannamei.Una de las alternativas propuestas para alcanzar estas temperaturas es el empleo de invernaderos. Su utilización implica el empleo de sistemas de cultivo intensivos. Los invernaderos tradicionalmente empleados en agricultura no son directamente aplicables a los cultivos acuícolas. Las características de la atmósfera dentro del invernadero y la temperatura y humedad altas, nos enfrentan a nuevos retos tecnológicos para hacer posible su manejo a escala comercial.En este artículo discutiremos los resultados de nuestra experiencia en el uso de invernaderos y los retos tecnológicos que se deben vencer para lograr llevar a la madurez este método de producción.

AntecedentesEl CENAIM, desde diciembre del año 2001, viene realizando pruebas de campo para probar el beneficio de cultivar el Litopenaeus vannamei con temperaturas del agua relativamente altas (> 31.5°C). El incremento de la temperatura se logra utilizando invernaderos.Estas pruebas se han desarrollado en la estación experimental PESGLASA empleando estanques de aproximadamente 0.05 y 0.25 ha.


El esquema de cultivo tiene dos fases, procurando aprovechar la capacidad de carga del estanque desde el inicio del cultivo. La primera fase, denominada de precría, ha durado entre 25 y 75 días. La densidad de siembra fluctuó entre 16 ind/m2 hasta 275 ind/m2. Los animales de los invernaderos de precría son cosechados y transferidos a estanques con y sin cubierta plástica, para la segunda fase, denominada de engorde. La fase II ha durado entre 42 y 81 días, con un rango en la densidad de siembra entre 25 y 81 ind/m2.

Invernaderos

En el extremo más alto de inversiones se encuentran los invernaderos cuyas estructuras son de hormigón armado o metálicas. Estos invernaderos presentan la ventaja de permitir templar y mantener los plásticos con mayor facilidad que las otras opciones. A pesar de que la inversión es más alta se estima que la amortización se realizará en un período mayor.En el rango intermedio se encuentran los invernaderos que usan una mezcla de materiales que permite reducir los costos iniciales sin sacrificar mayormente el tiempo de vida de la estructura. Uno de estos diseños es el desarrollado por CENAIM, que combina elementos de hierro, cabos de polipropileno, PVC y hormigón armado

el registro de temperatura del agua en tres invernaderos de aproximadamente0.25 ha entre agosto de 2002 y febrero del 2003. Los registros inferiores a 30°C corresponden a los días posteriores a la cosecha del estanque.Durante la época seca, en la zona de Churute, nos tomó aproximadamente 10 días subir la temperatura del agua desde 27°C hasta 31°C, debido a la cobertura de nubes imperante en esos días. Esto repercute en los programas de producción, por el retraso en la siembra del estanque, con consecuencias en la rentabilidad de la operación. Es necesario probar diferentes tipos de plásticos que maximicen la captación de radiación difusa y al mismo tiempo minimicen las pérdidas de calor en la noche. Los plásticos que actualmente estamos usando han sido diseñados para los cultivos de plantas y no para medios como el camaronero. Otro aspecto importante es el exceso de calor retenido por el agua durante la época lluviosa. Fácilmente se excede los34°C durante los meses de diciembre a junio. Si las temperaturas se mantienen consistentemente sobre los 35°C puede tener efectos negativos en la salud del camarón.Sistemas de ventilación de los invernaderos, que funcionen en forma automática y a bajo costo, será una característica deseable a incorporar en los nuevos diseños.La construcción de nuevos estanques para usarse con invernaderos o la división de piscinas existentes para alojar estos sistemas también conlleva algunas consideraciones que deberán ser adaptadas a los sistemas constructivos. Construir muros divisorios involucra un “sacrificio” de área productiva existente y el poder contar con material suficiente (suelo) para la construcción de los muros.Como ilustración, un estanque de 1 ha con muros divisorios de 200 m de longitud, 1 m de


ancho en la corona y 1.5:1 de talud, requiere una superficie de 2,200 m2, es decir, el 22% del área disponible para el estanque. El volumen de tierra requerido para construir estos muros de es de 1950 m3, equivalente a extraer una capa de 20 cm del fondo del estanque. En algunos casos esto no será un inconveniente, pero en otros donde la superficie y materia disponible son escasos es necesario encontrar alternativas, económicamente viables, para realizar estas divisiones.En el CENAIM estamos explorando la posibilidad de utilizar elementos prefabricados de hormigón armado para este propósito.

Conclusión

El uso de invernaderos en la acuicultura comercial de gran escala está en su infancia.

En los próximos años veremos una gran gama de adaptaciones e innovaciones tecnológicas que harán de este sistema un método confiable y más rentable para la producción de camarón.

Bibliografía

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